©
P-Reliz.ru - агрегатор пресс-релизов

Зерно истины: как сделать «исчезающие» имплантаты надёжнее

Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) нашли способ обработки магниевых сплавов, который позволяет в три раза снизить риск глубоких коррозионных повреждений медицинских имплантатов. Полученные данные открывают новые возможности для создания максимально надёжных саморастворяющихся конструкций в хирургии.

В ТГУ проведено детальное исследование механизмов коррозии перспективного магниевого сплава ZX10, который используется для создания биорезорбируемых (саморастворяющихся) медицинских имплантатов. Полученные данные позволят создавать более надёжные конструкции для челюстно-лицевой хирургии и ортопедии, исключая необходимость проведения повторных операций по извлечению штифтов и пластин.

Современная медицина стремится к минимизации травматизма. Традиционные имплантаты из титана или стали остаются в теле навсегда или требуют повторного хирургического вмешательства для их удаления. Биорезорбируемые сплавы на основе магния решают эту проблему: они выполняют функцию поддержки кости, пока она срастается, а затем постепенно растворяются и замещаются живой тканью. Это значительно сокращает период реабилитации и снижает нагрузку на систему здравоохранения.

Однако ключевым вызовом остается контроль скорости этого «растворения». Если имплантат разрушится слишком быстро, кость не успеет зажить; если слишком медленно – это может вызвать воспаление.

В ходе исследования на базе Тольяттинского государственного университета был протестирован сплав системы ZX10 (магний-цинк-кальций). Учёные сравнили два состояния материала: крупнозернистое (литое) – исходное состояние металла, и мелкозернистое (экструдированное) – полученное в результате специальной обработки (экструзии) при температуре 320 °C. Экструзия позволила уменьшить размер зерна в 10 раз, что радикально меняет свойства материала.

Учёные ТГУ Дмитрий МерсонЕвгений МерсонПавел МягкихВиталий ПолуяновАлександр Сергеев установили, что надёжность и скорость коррозии зависят не только от размера зерна металла, но и от кристаллографической текстуры, а также электродного потенциала микрочастиц вторых фаз. Эти частицы могут провоцировать локальную коррозию, создавая своего рода гальванический эффект внутри материала.

Для тестов использовались условия, максимально приближенные к среде человеческого организма. Образцы помещали в раствор Хэнкса (имитация плазмы крови) на 14 суток при температуре 37 °С и строгом контроле уровня pH.

С помощью высокоточного оборудования – сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии – учёные зафиксировали, как именно образуются коррозионные «язвы», и какая доля поверхности поражается в зависимости от структуры сплава.

Результаты работы позволяют «дирижировать» процессом биодеградации. Понимая, как размер зерна и ориентация кристаллов влияют на коррозию, можно прогнозировать срок службы имплантата в теле пациента, создавать изделия с равномерным растворением без образования глубоких дефектов, повышать общую безопасность медицинских изделий из магния.

«Для изделий из магниевых сплавов необходимо полное представление о влиянии каждого фактора на надёжность конечного продукта», – отмечается в материалах исследования.

Эксперименты подтвердили, что правильная обработка сплава (переход к мелкозернистой структуре) существенно меняет его поведение в агрессивной среде организма, делая процесс заживления более предсказуемым. Структура металла напрямую влияет на его долговечность: уменьшение размера зерна сплава способствует формированию более плотной «защитной пленки» на поверхности. В результате скорость растворения имплантата замедляется, а само разрушение происходит более равномерно.

– Также установлено, что на крупнозернистом материале образуются глубокие коррозионные язвы, которые могут стать концентраторами напряжений и привести к преждевременному выходу имплантата из строя, – отмечает старший научный сотрудник лаборатории дизайна магниевых материалов ТГУ Павел Мягких. – Мелкозернистый сплав продемонстрировал более высокую сопротивляемость коррозии, что делает его предпочтительным для изготовления ответственных хирургических изделий.

Работа учёных ТГУ открывает новые перспективы в материаловедении для медицины. Понимание процессов микроструктурной коррозии позволит создавать имплантаты с точно заданным сроком службы, обеспечивая их механическую целостность на весь период срастания костей. Полученные данные позволяют проектировать магниевые имплантанты максимально надежными и безопасными для пациентов челюстно-лицевых и ортопедических клиник.

Исследование «Влияние размера зерна на особенности коррозионного процесса биорезорбируемого сплава ZX10 в растворе Хэнкса» выполнено при поддержке Российского научного фонда (проекты № 23-19-00636 и № 23-23-10041) в рамках реализации федеральной программы государственной поддержки и развития университетов «Приоритет 2030» Работа опубликована в журнале MATERIALS. TECHNOLOGIES. DESIGN.

P-Reliz.ru - аггрегатор пресс-релизов

Другие пресс-релизы Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"


Выпускник ТГУ «научил» компьютеры экономить на хранении

Даниил Данилов из Тольяттинского государственного университета (ТГУ) создал прототип системы, которая автоматически сортирует, распределяет и защищает неструктурированные данные компании, почти на треть сокращая затраты на их хранение. Этот проект стал темой его выпускной магистерской диссертации, которую он защитил на отлично.


Не бояться говорить на иностранном языке

В Тольяттинском государственном университете разработали методику, которая помогает студентам свободнее и увереннее строить устную речь на иностранном языке. Она направлена на развитие неподготовленного высказывания, когда нужно быстро сформулировать мысль, предположение или ответ без длительного обдумывания и заучивания.


«Куда пойти» больше не проблема

Выпускник Тольяттинского государственного университета Николай Горохов разработал сервис, который помогает компаниям друзей, семьям и коллегам быстро находить место встречи с учётом интересов, предпочтений и местоположения каждого участника. Этот проект помог ему победить в конкурсе выпускных квалификационных работ.


Кадры для беспилотников: в ТГУ готовят инженеров

В Тольяттинском государственном университете расширяют возможности для абитуриентов, которые хотят получить современную инженерную профессию в сфере беспилотных систем. В новом учебном году в институте беспилотной авиации и беспилотных мобильных систем (ИБАиБМС) бюджетный набор увеличен до 80 мест, а количество образовательных программ – до четырёх.


Ушёл из банка в школу и начал зарабатывать

Выпускник Тольяттинского государственного университета Даниил Ахметов разработал успешную бизнес-модель репетиторского центра после того, как сменил финансовую сферу деятельности на преподавательскую. Он просчитал экономику, выстроил стратегию масштабирования, запустил проект и уже получает стабильный доход. Эта разработка легла в основу его выпускной квалификационной работы, которую он защитил на отлично.


В ТГУ налаживают акустический контроль имплантата

Учёные Тольяттинского госуниверситета нашли способ проверять качество магниевых имплантатов по звуку, который металл издаёт при сжатии. Метод позволит контролировать сплавы прямо на производстве, без дорогих лабораторных анализов. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.


Учёные Тольятти и Минска будут вместе создавать материалы и технологии

Тольяттинский государственный университет и Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси (ИПФ НАН Беларуси) заключили соглашение о сотрудничестве. Договор и дорожная карта партнёрства были подписаны в Минске в рамках XIII Форума регионов Беларуси и России. Подписи под документами поставили ректор ТГУ Михаил Криштал и директор ИПФ НАН Беларуси Михаил Хейфец. Соглашение вступает в силу с момента подписания, а дорожная карта рассчитана на реализацию до 2035 года.